发动机的控制装置及其控制方法

专利名称：发动机的控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及基于已设定的发动机的目标发动机转速进行发动机的驱动控制的发 动机的控制装置及其控制方法，特别是涉及谋求改进发动机的燃费消耗的发动机的控制装 置及其控制方法。
背景技术：
在作业车辆中，如果发动机负荷在发动机的额定扭矩以下，则在扭矩线图中的高 速控制区域中进行与发动机扭矩的匹配控制。例如，与燃料表中的设定对应而设定目标发 动机转速，与设定的目标发动机转速对应而确定高速控制区域。或者，与燃料表中的设定对应而确定高速控制区域，与确定的高速控制区域对应 而设定发动机的目标发动机转速。于是，在确定的高速控制区域中进行使发动机负荷与发 动机扭矩匹配的控制。通常，为了提高作业量，多数操作人员往往将目标发动机转速设定成发动机的额 定转速或者额定转速附近的转速。然而，发动机的燃料消耗少的区域即耗油费用小的区域 通常在发动机的扭矩线图上存在于中等转速区域或高扭矩区域。因此，从燃料消耗方面考 虑，在无负荷高速空转旋转到额定旋转之间确定的高速控制区域不是效率高的区域。以前，就已知这样的控制装置，即为了在燃料消耗小的区域驱动发动机，在每个作 业模式中预先将发动机的目标发动机转速值与发动机的目标输出扭矩值对应而设定，从而 能够选择多个作业模式(例如，参照专利文献1)。在这种控制装置中，当操作人员选择例如 第二作业模式时，与第一作业模式相比能够将发动机的转速设定在低转速，从而能够改进 燃料消耗。但是，在采用如上所述的作业模式切换方式的情况下，如果操作人员不对模式切 换机构一次一次地操作，就不能改进燃料消耗。另外，在将选择第二作业模式时的发动机转 速一律设定在低于选择第一作业模式时的发动机转速的转速值的情况下，当选择第二作业 模式，则发生如下问题。即，与选择第一作业模式时相比，作业车辆的作业装置(以下称为 作业机构)中的最大速度下降。其结果，与选择第一作业模式时的作业量相比，选择第二作 业模式时的作业量变少。专利文献1 (日本)特开平10-273919号公报

发明内容
本发明是为了解决上述现有技术中存在的课题而提出的，其提供一种发动机的控 制装置及其控制方法，在发动机扭矩低的状态下，基于比设定的第一目标发动机转速低的 低速旋转区域侧的第二目标发动机转速进行发动机的驱动控制，若在发动机扭矩高的状态 下使用发动机时，与由发动机驱动的可变容量型液压泵的泵容量或者检测到的发动机扭矩 对应而进行发动机的驱动控制，以达到预先设定的目标发动机转速。特别是提供一种发动机的控制装置及其控制方法，即不仅能够降低发动机的燃料
4消耗，确保作业机构所需的泵输出量，同时，使发动机转速非常圆滑地变化，而且，能够防止 由发动机的转动声音不连续地变化而导致的不适感。本发明的课题可由第一方面至第四方面记载的发动机的控制装置的发明以及第 五方面至第十方面记载的发动机的控制方法的发明来完成。即，在本发明的发动机的控制装置中，具有液压泵，其为可变容量型，由发动机来 驱动；液压执行机构，其利用来自所述液压泵的输出压力油而被驱动；控制阀，其控制从所 述液压泵输出的压力油，使压力油向所述液压执行机构供给或从所述液压执行机构排出； 检测机构，其检测所述液压泵的泵容量和发动机扭矩；以及燃料喷射装置，其控制向所述发 动机供给的燃料，该发动机的控制装置的最主要的特征在于，具有指令装置，其从能够进 行可变的指令的指令值中选择一个指令值而发出指令；第一设定装置，其根据所述指令装 置发出的指令值设定第一目标发动机转速，并基于设定的所述第一目标发动机转速，设定 比所述第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速；第二设定装置，其设定由所述检测 机构检测的泵容量与目标发动机转速之间的对应关系以及由所述检测机构检测的发动机 扭矩与目标发动机转速之间的对应关系；在基于所述第二目标发动机转速开始进行的所述 发动机的驱动控制中，与所述检测机构检测到的泵容量或者发动机扭矩对应而控制所述燃 料喷射装置，以达到所述第二设定装置求出的目标发动机转速。另外，在本发明中的发动机的控制装置中，主要特征在于，在基于所述第二目标发 动机转速进行的发动机的控制中，所述燃料喷射装置中的基于由所述第二设定装置求出的 目标发动机转速进行的燃料控制是在所述液压泵的泵容量大于预先设定的第二规定泵容 量之后，或者在发动机扭矩大于预先设定的第二规定发动机扭矩之后进行。另外，在本发明中的发动机的控制装置中，主要特征在于，在基于所述第一目标发 动机转速进行的发动机的控制中，所述燃料喷射装置中的基于由所述第二设定装置求出的 目标发动机转速进行的燃料控制是在所述液压泵的泵容量小于预先设定的第一规定泵容 量之后，或者在发动机扭矩小于预先设定的第一规定发动机扭矩之后进行。另外，在本发明中的发动机的控制装置中，主要特征在于，由所述第二设定装置求 出的目标发动机转速是指，与所述检测机构检测到的泵容量对应的目标发动机转速和与所 述检测机构检测到的发动机扭矩对应的目标发动机转速中的高的一方的目标发动机转速。在本发明的发动机的控制方法中，该发动机的控制装置具有液压泵，其为可变容 量型，由发动机来驱动；液压执行机构，其利用来自所述液压泵的输出压力油而被驱动；控 制阀，其控制从所述液压泵输出的压力油，使压力油向所述液压执行机构供给或从所述液 压执行机构排出；以及检测机构，其检测所述液压泵的泵容量和发动机扭矩，该发动机的控 制方法的最主要的特征在于，从能够进行可变的指令的指令值中选择一个指令值，并根据 选择的指令值设定第一目标发动机转速；基于设定的所述第一目标发动机转速设定比所述 第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速；预先设定与所述检测机构检测的泵容量或 者所述检测机构检测的发动机扭矩对应的目标发动机转速；基于所述第二目标发动机转速 进行开始的所述发动机的驱动控制，根据在预先设定的所述目标发动机转速中的、与所述 检测机构检测到的泵容量或者发动机扭矩对应的目标发动机转速来进行控制。另外，在本发明中的发动机的控制方法中，主要特征在于，在基于所述第二目标发 动机转速进行的发动机的控制中，基于所述目标发动机转速进行的所述发动机的驱动控制
5是在所述液压泵的泵容量大于预先设定的第二规定泵容量之后，或者在发动机扭矩大于预 先设定的第二规定发动机扭矩之后进行。另外，在本发明中的发动机的控制方法中，主要特征在于，在基于所述第一目标发 动机转速进行的发动机的控制中，基于所述目标发动机转速进行的所述发动机的驱动控制 是在所述液压泵的泵容量小于预先设定的第一规定泵容量之后，或者在发动机扭矩小于预 先设定的第一规定发动机扭矩之后进行。另外，在本发明中的发动机的控制方法中，主要特征在于，基于所述目标发动机转 速进行的所述发动机的驱动控制，根据与所述检测机构检测到的泵容量对应的目标发动机 转速来进行控制。另外，在本发明中的发动机的控制方法中，其特征在于，基于所述目标发动机转速 进行的所述发动机的驱动控制，根据与所述检测机构检测到的发动机扭矩对应的目标发动 机转速来进行控制。另外，在本发明中的发动机的控制方法中，主要特征在于，基于所述目标发动机转 速进行的所述发动机的驱动控制，根据在预先设定的目标发动机转速中的、与所述检测机 构检测到的泵容量对应的目标发动机转速和与所述检测机构检测到的发动机扭矩对应的 目标发动机转速中的高的一方的目标发动机转速来进行控制。在本发明的发动机的控制装置及其控制方法中，能够根据指令装置发出的指令值 设定第一目标发动机转速，并且基于设定的第一目标发动机转速在低速旋转区域侧设定第 二目标发动机转速。然后，若在发动机扭矩低的状态下进行发动机的驱动控制时，能够基于 第二目标发动机转速开始发动机的驱动控制。由此，在实质上不改变作业车辆的作业性能 的情况下，能够将发动机转移到燃料消耗低的区域而使用，从而能够降低发动机的燃料消
^^ ο而且，能够求出与检测到的泵容量或检测到的发动机扭矩对应的目标发动机转 速，于是，能够控制发动机以达到求出的目标发动机转速。通过这样的构成，不仅能够使发动机负荷与发动机扭矩匹配，同时，确保所需的泵 输出量，且使发动机转速非常圆滑地变化。另外，由于能够防止发动机的转动声音不连续地 变化，因此，能够防止由发动机的转动声音带来的不适感。而且，由于能够使发动机转速非 常圆滑地变化，因此，能够大幅地降低燃料消耗。另外，在本发明中，当以第二目标发动机转速进行发动机的驱动控制时，直到可变 容量型液压泵的泵容量达到预先设定的第二规定泵容量以上之前，或者发动机扭矩达到预 先设定的第二规定发动机扭矩以上之前，以第二目标发动机转速进行发动机的驱动控制。 于是，在达到第二规定泵容量以上或第二规定发动机扭矩以上之后，进行发动机的驱动控 制以达到与检测到的泵容量或检测到的发动机扭矩对应的目标发动机转速。由此，能够在操作人员所追求的适于作业机构的操作状况的最佳状态下，使发动 机旋转驱动，作为可变容量型液压泵，能够得到在最佳状态下旋转驱动的发动机的最大输 出而输出压力油。因此，在负荷大的挖掘作业等中，在需要发动机的最大输出的作业中，能 够发挥与以前相同的作业性能。而且，在本发明中，当以第一目标发动机转速进行发动机的驱动控制时，在可变容 量型液压泵中的泵容量达到预先设定的第一规定泵容量以下之前的期间，或者发动机扭矩
6达到预先设定的第一规定发动机扭矩以下之前，以第一目标发动机转速进行发动机的驱动 控制。然后，在达到第一规定泵容量以上或第一规定发动机扭矩以上之后，进行发动机的驱 动控制以达到与检测到的泵容量或检测到的发动机扭矩对应的目标发动机转速。由此，当以第一目标发动机转速进行发动机的驱动控制时，在可变容量型液压泵 中的泵容量达到预先设定的第一规定泵容量以下之前的期间，或者发动机扭矩达到预先设 定的第一规定发动机扭矩以下之前，能够确保高发动机扭矩。于是，当可变容量型液压泵中 的泵容量达到预先设定的第一规定泵容量以下，或者发动机扭矩达到预先设定的第一规定 发动机扭矩以下而不需要高发动机扭矩时，与检测到的泵容量或者发动机扭矩对应，使发 动机转速设定在比燃料消耗低的第一目标发动机转速低的目标发动机转速。由于能够这样 进行发动机的驱动控制，因此，能够降低发动机的燃料消耗。另外，在本发明中，作为进行发动机的驱动控制时的目标发动机转速，可以使用与 检测到的泵容量的对应目标发动机转速和与检测到的发动机扭矩对应的目标发动机转速 中较高一方的目标发动机转速。通过这样的构成，在扭矩线图上能够通过发动机可输出的最大额定功率点，在确 保液压执行机构所需的泵输出量的状态下，能够以效率高的状态圆滑地进行发动机的驱动 控制。在本发明中，当不需要高的发动机扭矩时，能够以燃料消耗低的目标发动机转速 进行发动机的驱动控制，从而能够降低发动机的燃料消耗，同时，确保所需的泵输出量。而 且，虽然是如上所述的简单的结构，但是，能够使可变容量型液压泵得到发动机的最大输 出，且能够降低发动机的燃料消耗。另外，能够利用检测液压泵的斜盘角的值或者表示泵容量的关系式，求出所要检 测的泵容量。作为表示泵容量的关系式，采用例如表示可变容量型液压泵的输出压P和输 出容量D (泵容量D)及发动机扭矩T之间的关系的T = P · D/200 π，从该公式推导的D = 200 π · Τ/Ρ能够求出此时的液压泵的泵容量。另外，对于在控制可变容量型液压泵的斜盘角的泵控制装置中设定的压差(通常 称为负荷传感压差)，采用可变容量型液压泵的泵输出压与液压执行机构的负荷压的压差 的关系式等，能够求出泵容量。而且，能够使用已知的发动机扭矩检测器等检测所要检测的发动机扭矩，也可以 采用从泵容量与泵输出压求出发动机扭矩等适当的方法来求出所要检测的发动机扭矩。在本发明中，能够基于第一目标发动机转速、第二目标发动机转速及第一目标发 动机转速与第二目标发动机转速之间的与检测到的泵容量或者检测到的发动机扭矩对应 的目标发动机转速，在发动机的T-N线图(由发动机扭矩轴与发动机转速轴构成的扭矩线 图)中设定分别对应的高速控制区域。另外，通过使用与检测到的泵容量对应的目标发动机转速进行发动机的驱动控 制，与当前时刻的可变容量型液压泵中的泵容量对应，能够依次确定接着的目标发动机转 速。这样，通过依次确定目标发动机转速，能够控制为使可变容量型液压泵中的泵容 量达到最佳的泵容量。因此，即使可变容量型液压泵中的泵容量发生变动，也能够追随目标 发动机转速变动的液压泵的泵容量，能够在短时间内确保液压执行机构所需的输出流量。
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另外，通过使用对应于检测到的发动机扭矩的目标发动机转速进行发动机的驱动 控制，也能够得到与检测泵容量并求出目标发动机转速而进行发动机的驱动控制的情况相 同的效果。而且，当使用对应于检测到的发动机扭矩的目标发动机转速进行发动机的驱动控 制时，在扭矩线图上能够通过发动机可输出的最大额定功率点。另外，当使用对应于检测到 的泵容量的目标发动机转速进行发动机的驱动控制时，如果未达到第一目标发动机转速， 则在扭矩线图上虽可通过最大功率点，但该最大功率点小于最大额定功率点。这样，能够进行各高速控制区域中的控制。而且，在本发明中，这些高速控制区域 中的控制也包括于根据第一目标发动机转速、第二目标发动机转速及第一目标发动机转速 与第二目标发动机转速之间的与检测到的泵容量或者检测到的发动机扭矩对应的目标发 动机转速进行的发动机控制。


图1是本发明实施方式的液压回路图；(实施例)
图2是发动机的扭矩线图；(实施例)
图3是增加发动机扭矩时的扭矩线图；(实施例)
图4是减少发动机扭矩时的扭矩线图；(实施例)
图5是本发明的控制流程图；(实施例)
图6是控制装置的方框图；(实施例)
图7是表示泵容量与目标发动机转速之间关系的图；(实施例)
图8是表示发动机转速与发动机扭矩之间关系的图；(说明例)
图9是表示发动机转速与发动机扭矩之间关系的图；(实施例)
图10是发动机扭矩与目标发动机转速之间关系的图；(实施例)
图11是中立全开型的液压回路图；(实施例)
图12是中立全开型液压回路中的负流量控制型液压回路图；(实施例)
图13是表示图12的负流量控制型液压回路的控制特性的图；(实施例)
图14是表示图12的负流量控制型液压回路的泵控制特性的图；(实施例)
图15是中立全开型液压回路中的正流量控制型液压回路图；(实施例)
图16是表示图15的正流量控制型液压回路的泵控制特性的图。(实施例)
附图标记说明
2发动机
3燃料喷射装置
4燃料表(指令装置)
6可变容量型液压泵
7控制器
8泵控制装置
9控制阀
11操作杆装置
12伺服缸
8
17LS阀
32燃料表指令值运算
32a第一设定装置
32b第二设定装置
50可变容量型液压泵
53第三控制阀
54中立旁通回路
55节流阀
57伺服液压执行机构
58伺服导向阀
59负流量控制阀
71第一先导阀
72第二先导阀
73第三先导阀
75控制器
76泵控制装置
Fl 高速控制区域
Fa ^Fc高速控制区域
A第一设定位置
B第二设定位置
Nh额定转速
Kl最大额定功率点
R最大扭矩线
M等燃料消耗曲线
具体实施例方式下面，参照附图具体说明本发明的优选实施方式。本发明的发动机的控制装置及 发动机的控制方法作为控制安装在液压挖掘机、推土机、轮式装载机等作业车辆的柴油发 动机的控制装置及控制方法非常适用。作为本发明的发动机的控制装置及发动机的控制方法，除了以下说明的形状和结 构以外，只要是能够解决本发明课题的形状和结构，也可以采用除以下说明以外的形状和 结构。因此，本发明并不限于以下说明的实施例，可以对本实施例进行各种变更。实施例图1是本发明实施方式的发动机的控制装置及发动机的控制方法中的液压回路。 发动机2是柴油发动机，该发动机扭矩的控制是通过调整向发动机2的缸体内喷射的燃料 量来进行的。该燃料量的调整可以利用已知的燃料喷射装置3来进行。在发动机2的输出轴5上连接有可变容量型液压泵6 (以下称为液压泵6)，通过输 出轴5的旋转来驱动液压泵6。液压泵6的斜盘6a的倾角由泵控制装置8来控制，通过改 变斜盘6a的倾角，来改变液压泵6的泵容量D (cc/rev)。
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泵控制装置8由控制斜盘6a的倾角的伺服缸12和LS阀(负荷传感阀)17构成， 其中，LS阀根据泵压与液压执行机构10的负荷压的压差来控制。伺服缸12具有作用于斜 盘6a的伺服活塞14，来自液压泵6的输出压能够通过油路27a，27b输出。LS阀17根据由 油路27a输出的输出压与由先导油路28输出的液压执行机构10的负荷压的压差来动作， LS阀17的动作控制伺服活塞14。液压泵6中的斜盘6a的倾角通过控制伺服活塞14来控制。另外，通过根据操作 杆Ila的操作量来控制控制阀9，控制向液压执行机构10供给的流量。该泵控制装置8可 以由已知的负荷传感控制装置构成。由液压泵6输出的压力油经过输出油路25供给到控制阀9。控制阀9构成为能够 切换到三位五通的切换阀，能够通过向油路26a，26b选择供给由控制阀9输出的压力油，使 液压执行机构10动作。作为液压执行机构，不能解释为只限于例示的液压缸型液压执行机构，可以是液 压马达，另外，也能够构成为旋转型液压执行机构。虽然只例示了一组控制阀9与液压执行 机构10的组合，但是，可以构成为多组控制阀9与液压执行机构10的组合，还可以构成为 由一个控制阀操作多个液压执行机构。S卩，例如作为作业车辆若以液压挖掘机为例说明液压执行机构，则作为液压执行 机构可以适用于大臂用液压缸、小臂用液压缸、铲斗用液压缸、左行驶用液压马达、右行驶 用液压马达、旋转马达等。在这些液压执行机构中，例如将大臂用液压缸作为代表表示在图 1中。当从中立位置操作操作杆Ila时，根据操作杆Ila的操作方向和操作量，从操作杆 装置11输出先导压力。输出的先导压力被施加在控制阀9的左右先导端口中的任一个上。 由此，控制阀9从中立位置的(II)位置被切换到左侧的(I)位置或右侧的(III)位置。当控制阀9从(II)位置被切换到⑴位置时，则能够从油路26b向液压执行机构 10的底部侧供给来自液压泵6的输出压力油，能够使液压执行机构10的活塞伸长。此时， 液压执行机构10的头部侧的压力油从油路26a经过控制阀9向油箱22排出。同样地，当控制阀9被切换到(III)位置时，则能够从油路26a向液压执行机构10 的头部侧供给来自液压泵6的输出压力油，能够使液压执行机构10的活塞缩短。此时，液 压执行机构10的底部侧的压力油从油路26b经过控制阀9向油箱22排出。从输出油路25的中途分支有油路27c，在油路27c中设置有卸荷阀15。卸荷阀15 与油箱22连接，并能够被切换到阻断油路27c和连通油路27c的位置。油路27c中的液压 作为将卸荷阀15切换到连通位置的挤压力来作用。另外，排出液压执行机构10的负荷压的先导油路28的先导压力以及施加一定压 差的弹簧的弹簧力，作为将卸荷阀15切换到阻断位置的挤压力来作用。卸荷阀15根据先 导油路28的先导压力及弹簧的弹簧力与油路27c中的液压的压差来进行控制。当操作人员操作作为指令装置的燃料表4而从能够进行可变的指令的指令值中 选择一个指令值时，则能够设定与选择的指令值对应的目标发动机转速。根据这样设定的 第一目标发动机转速，能够设定使发动机负荷与发动机扭矩匹配的高速控制区域。即，如图2所示，如果根据燃料表4的操作设定第一目标发动机转速即目标发动机 转速Nb (N，b)，则选择对应于目标发动机转速Nb (N，b)的高速控制区域Fb。此时，发动机的目标发动机转速成为转速Nb (N，b)。发动机的目标发动机转速N’ b作为在将发动机的目标发动机转速控制为转速Nb 时的、无负荷情况下的发动机的摩擦扭矩和液压系统的损失扭矩之合计值与发动机扭矩的 匹配点而被确定。在实际的发动机控制中，将连接目标发动机转速N’b和匹配点Ps的线设 定为高速控制区域Fb。在此，如果操作人员操作燃料表4设定不同于最初选择的第一目标发动机转速 Nb (N’ b)的低的目标发动机转速Nc (N’ c)，则低速旋转区域侧的高速控制区域Fc被设定为 高速控制区域。此时设定的目标发动机转速Nc (N’ c)成为第二目标发动机转速。这样，通过设定燃料表4，能够设定一个与可由燃料表4选择的目标发动机转速对 应的高速控制区域。即，通过选择燃料表4，例如图2所示，能够设定通过最大额定功率点 Kl的高速控制区域Fa、相对于该高速控制区域Fa位于低速旋转区域侧的多个高速控制区
域Fb，Fe,......中的任一个高速控制区域，或者位于这些高速控制区域的中间的任一个
高速控制区域。在图3的扭矩线图中由最大扭矩线R规定的区域表示发动机2能够输出的性能。 在最大扭矩线R上的最大额定功率点Kl (以下称为最大额定功率点Kl)，发动机2的输出 (功率)变得最大。M表示发动机2的等燃料消耗曲线，等燃料消耗曲线的中心侧为燃料消 耗最小区域。下面，举例说明设定与燃料表4的指令值对应的发动机的最大目标发动机转速即 目标发动机转速Nl (N’ 1)，并设定与目标发动机转速Nl (N’ 1)对应的通过最大额定功率 点Kl的高速控制区域Fl的情况。即，说明作为第一目标发动机转速设定目标发动机转速 Nl (N’ 1)的情况。此时，主要参照图1、图3和图4并使用图5的控制流程图和图6的系统 方框图，说明将发动机负荷与发动机扭矩匹配的同时在高速控制区域Fl上移动的控制流 程。下面虽然说明作为第一目标发动机转速设定与燃料表4的指令值对应的作为发 动机转速的最大目标发动机转速Nl (N’ 1)、并设定与此对应的通过最大额定功率点Kl的 高速控制区域Fl的情况，但是，本发明并不限定在设定有通过最大额定功率点Kl的高速 控制区域Fl的情况。例如，即使根据设定的第一目标发动机转速Ni，设定图2中的多个
高速控制区域Fb，Fe,......中的任一个高速控制区域，或者位于多个高速控制区域Fb，
Fe,......的中间的任一个高速控制区域，本发明也能够很好地适用于设定的各高速控制区域。图3表示发动机扭矩逐渐增大时的情况，图4表示发动机扭矩逐渐减少时的情况。 图7是用于说明检测到的泵容量D与目标发动机转速之间的对应关系的图。图8至图10 是用于说明检测到的发动机扭矩与目标发动机转速之间的对应关系的图。图8是表示发动 机扭矩的推定方法的图，图9是表示使用检测到的发动机扭矩的扭矩线图，图10是用于说 明检测到的发动机扭矩与目标发动机转速之间的对应关系的图。另外，图5表示控制流程。在图6中用点划线包围的部分表示控制器7。在图5和 图7中表示泵容量D与目标发动机转速N之间的关系，在图5和图10中表示检测扭矩T与 目标发动机转速N之间的关系，在此表示的关系只是例示，也能够设定其他关系曲线等。首先，使用图6说明控制器7的控制。在图6中，在控制器7内的燃料表指令值运
11算部32内，不仅输入燃料表4的指令值37，还输入检测到的液压泵6的泵容量和检测到的 发动机扭矩。在燃料表指令值运算部32中设有第一设定装置32a和第二设定装置32b。关 于第一设定装置32a和第二设定装置32b，将在后面叙述。从燃料表指令值运算部32输出发动机2的目标发动机转速，设定新燃料表指令值 35。然后，将设定的新燃料表指令值35发送到发动机2的燃料喷射装置3(参照图1)并进 行发动机2的驱动控制。作为输入到燃料表指令值运算部32的液压泵6的检测到的泵容量，可以直接使用 来自泵容量传感器39的检测信号，或者可以使用在泵容量运算部33中运算的泵容量。在泵容量运算部33内，输入有由泵压力传感器38检测到的泵输出压和发动机扭 矩指令值41或者来自发动机扭矩运算部11(42)的输出信号。一般，液压泵6的泵输出压 P、输出容量D (泵容量D)及发动机扭矩T (发动机扭矩T)的关系可由公式T = P -D/200 π 来表示。从该关系式推导出的公式D = 200 π ·Τ/Ρ，能够求出某时刻的液压泵6的泵容量 D0另外，可将泵压力传感器38设置成例如能够检测图1的输出油路25中的泵压力。 另外，泵容量传感器39可以构成为检测液压泵6的斜盘角的传感器等。发动机扭矩指令值41是在控制装置内部以发动机控制为目的而保有的发动机扭 矩指令值。在泵容量运算部33中，通过用由泵压力传感器38检测到的泵输出压除发动机 扭矩指令值41或由发动机扭矩运算部11(42)输出的发动机扭矩值，求出泵容量。在泵容量运算部II (42)内，输入有由发动机转速传感器20检测到的发动机转速 和新燃料表指令值35。在泵容量运算部11(42)中，能够使用如图8所示的发动机扭矩T与 发动机转速N之间的关系图等，并使用输入到泵容量运算部II (42)的值，运算发动机扭矩。S卩，如图8所示，在高速控制区域Fn上，能够从该高速控制区域Fn与由发动机转 速传感器20检测到的某时刻的发动机转速Nr的交点，求出某时刻的发动机的推定扭矩Tg， 其中，高速控制区域Fn由与某时刻的目标发动机转速Nn即目标发动机转速Nn对应而由新 燃料表指令值35设定。另外，在发动机扭矩运算部II (42)中，能够从发动机扭矩指令值41和由发动机转 速传感器20检测到的发动机转速运算出某时刻的发动机扭矩。作为输入到燃料表指令值运算部32的检测到的发动机扭矩，可以使用由发动机 扭矩运算部1(40)或者发动机扭矩运算部11(42)输出的扭矩值。在发动机扭矩运算部II (42)中，进行如上所述的运算而求出发动机扭矩。另外， 在发动机扭矩运算部I (40)中，能够从由泵容量传感器39检测到的泵容量和由泵压力传感 器38检测到的泵输出压，运算液压泵6的输出扭矩，将该运算到的扭矩作为某时刻的发动 机扭矩。在图6中，泵容量运算部33、发动机扭矩指令值41及发动机扭矩运算部II (42)的 输入信号和输出信号分别用虚线来表示。之所以用虚线来表示，是因为为了表示这些运算 部、指令值能够作为求出泵容量、发动机扭矩的替代方法来使用。接着，说明图5的控制流程。在图5的步骤1中，控制器7读取燃料表4的指令值。当控制器7读取到燃料表 4的指令值后，则转入到步骤2。
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在步骤2中，控制器7根据读取的燃料表4的指令值设定第一目标发动机转速 N1(N' 1)，并根据设定的第一目标发动机转速Nl (N’ 1)设定高速控制区域F1。虽然说明了根据读取的燃料表4的指令值最先设定发动机2的第一目标发动机转 速m(N’h)的要点，但是，也可以最先设定高速控制区域F1，并根据设定的高速控制区域Fl 设定第一目标发动机转速m (N’ 1)。或者，也可以根据读取的燃料表4的指令值，同时设定 第一目标发动机转速Nl (N’ 1)和高速控制区域F 1。如图3所示，当设定第一目标发动机转速Nl (N’ 1)和高速控制区域Fl后，则转入 到步骤3。在图3中，将连接最大目标发动机转速W的高速空转点N’ 1与最大额定功率点 Kl的线作为高速控制区域Fl来表示。该高速空转点N’ 1如在使用图2的高速控制区域Fb 的说明中已提及的那样，可以作为将发动机的目标发动机转速控制为最大目标发动机转速 Nh时的、无负荷情况下的发动机摩擦扭矩与液压系统的损失扭矩之合计值与发动机扭矩的 匹配的点而被确定。在步骤3中，控制器7利用第一设定装置32a确定与第一目标发动机转速 Nl (N’ 1)、高速控制区域Fl对应而预先设定的位于低速旋转区域侧的第二目标发动机转速 N2(N’ 2)、与目标发动机转速N2 (N’ 2)对应的高速控制区域F2。作为高速控制区域F2，与例如当操作液压挖掘机的操作杆Ila时在高速控制区域 Fl控制的情况相比，因负荷传感控制而作为操作速度几乎不会下降的高速控制区域被设定。即，能够将对应于高速控制区域F2的目标发动机转速N2设定成比对应于高速控 制区域Fl的目标发动机转速Nh减少例如10%。这里举例说明了将目标发动机转速设定成 减少10%的情况，但是该数值只是例示，并不意味着将本发明限定在该数值。这样，与可在燃料表4中设定的各高速控制区域Fl对应，能够预先将比该高速控 制区域Fl更靠低速旋转区域侧的高速控制区域F2作为与各高速控制区域Fl对应的高速 控制区域而设定。高速控制区域F2由控制器7来确定，并转入到步骤4。在步骤4中，当操作操作杆Ila时，则如图3的细的虚线所示，控制器7进行燃料 喷射装置3的控制，以使发动机负荷与发动机扭矩的匹配在高速控制区域F2上进行。当操作人员操作操作杆Ila开始进行增加液压挖掘机的作业机构速度的控制时， 则进行来自步骤5的控制或者来自步骤8的控制。如在后面叙述那样，在利用对应于检测 到的泵容量D的目标发动机转速N和对应于检测到的发动机扭矩T的目标发动机转速N两 者目标发动机转速的情况下，则进行来自步骤5的控制以及来自步骤8的控制。步骤5至步骤7的控制作为求出对应于检测到的液压泵6的泵容量D的目标发动 机转速N的控制步骤而构成，步骤8至步骤11的控制作为求出对应于检测到的发动机扭矩 T的目标发动机转速N的控制步骤而构成。步骤5至步骤7的控制以及步骤8至步骤11的 控制由第二设定装置32b来进行。首先，说明求出步骤5至步骤7中的对应于检测到的泵容量的目标发动机转速的 控制步骤。在步骤5中，读取由泵容量传感器39检测到的液压泵6的泵容量D。在步骤5中，
13所述的泵输出压P、输出容量D (泵 容量D)及发动机扭矩T(发动机扭矩T)之间的关系等求出。在步骤6中求出对应于检测到的泵容量D的目标发动机转速N的控制大致如下。 即，如图7所示，当基于第二目标发动机转速N2进行发动机的驱动控制时，直到液压泵6的 泵容量D达到第二规定泵容量D2之前，基于第二目标发动机转速N2来进行控制。当检测到的液压泵6的泵容量D达到第二规定泵容量D2以上时，基于如图7所示 的预先设定的泵容量D与目标发动机转速N之间的对应关系，求出对应于检测到的泵容量 D的目标发动机转速N。此时，进行发动机2的驱动控制以达到求出的目标发动机转速Nn。然后，在目标发动机转速Nn达到第一目标发动机转速m或第二目标发动机转速 N2之前的期间，始终求出对应于检测到的泵容量Dn的目标发动机转速Nn，并以求出的目标 发动机转速Nn始终控制发动机2的驱动。例如，在当前时刻检测到的泵容量D为泵容量Dn时，目标发动机转速N可作为目 标发动机转速Nn来求出。然后，只要检测到从泵容量Dn的状态变化到泵容量Dn+Ι的状 态，则从图7重新求出对应于泵容量Dn+Ι的目标发动机转速Nn+1。然后，进行发动机2的 驱动控制以达到重新求出的目标发动机转速Nn+1。当检测到的泵容量D达到第一规定泵容量Dl时，基于第一目标发动机转速m进 行发动机2的驱动控制。然后，当基于第一目标发动机转速m进行发动机2的驱动控制 时，直到液压泵6的泵容量D达到第一规定泵容量Dl以下之前，基于第一目标发动机转速 Nl继续进行发动机2的驱动控制。另外，在检测到的泵容量D位于第一规定泵容量Dl与第二规定泵容量D2之间的 状态下，在达到如图3所示的最大扭矩线R之前的情况下，沿着最大扭矩线R进行发动机的 控制。回到图5继续说明控制步骤6。在步骤6中，当基于预先设定的泵容量D与目标发 动机转速N之间的对应关系求出对应于检测到的泵容量D的目标发动机转速N后，则转入 到步骤7。在步骤7中，根据液压泵6的泵容量的变化率、泵输出压力的变化率或者发动机扭 矩T的变化率修正目标发动机转速N值。也就是，当这些变化率即增加的程度高时，能够将 目标发动机转速往高的一侧修正。虽然在步骤7中记载了修正目标发动机转速N值的控制步骤，但是也可以构成为 跳过步骤7的控制。接着说明步骤8到步骤11中求出对应于检测到的发动机扭矩的目标发动机转速 的控制步骤。在步骤8到步骤11中，基于根据图6中的来自泵容量传感器39的检测信号和来自 泵压力传感器38的检测信号从发动机扭矩运算部I (40)输出发动机扭矩T的结构进行说 明。但是，作为如上所述那样检测发动机扭矩T的结构，可以使用发动机扭矩运算部II (42) 等构成。关于从发动机扭矩运算部I (40)或发动机扭矩运算部11(42)运算发动机扭矩T 的结构，可以用上述的有关发动机扭矩运算部I (40)和发动机扭矩运算部II (42)的说明来 代替。在步骤8中，当读取来自泵容量传感器39的检测信号和来自泵压力传感器38的
14检测信号后，则转入步骤9。在步骤9中，基于在步骤8中读取的检测信号，算出发动机扭矩T。当运算出发动 机扭矩T后，则转入步骤10。在步骤10中的求出对应于检测到的发动机扭矩T的目标发动机转速N的控制大 致如下。即，如图10所示，当基于第二目标发动机转速N2进行发动机的驱动控制时，直到 检测到的发动机扭矩T达到第二规定发动机扭矩T2之前，基于第二目标发动机转速N2来 进行控制。当检测到的发动机扭矩T达到第二规定发动机扭矩T2以上时，基于如图10所示 的预先设定的发动机扭矩τ与目标发动机转速N之间的对应关系，求出对应于检测到的发 动机扭矩T的目标发动机转速N。此时，进行发动机2的驱动控制以达到求出的目标发动机 转速N。然后，在目标发动机转速N达到第一目标发动机转速m或第二目标发动机转速N2 之前的期间，始终求出对应于检测到的发动机扭矩τ的目标发动机转速N，并根据求出的目 标发动机转速N进行发动机2的驱动控制。例如，在当前时刻检测到的发动机扭矩T为发动机扭矩Tn时，目标发动机转速N 可作为目标发动机转速Nn来求出。然后，当检测到发动机扭矩T从发动机扭矩Tn的状态 变化到发动机扭矩Tn+1的状态，则从图10重新求出对应于发动机扭矩Τη+1的目标发动机 转速Νη+1。然后，进行发动机2的驱动控制以达到重新求出的目标发动机转速Νη+1。当检测到的发动机扭矩T达到第一规定发动机扭矩Tl时，基于第一目标发动机转 速m进行发动机2的驱动控制。然后，当基于第一目标发动机转速m进行发动机2的驱 动控制时，直到检测到的发动机扭矩T达到第一规定发动机扭矩Tl以下之前，基于第一目 标发动机转速m继续进行发动机2的驱动控制。另外，通过求出对应于检测到的发动机扭矩T的目标发动机转速N并进行发动机 2的驱动控制，如图9所示，在发动机的扭矩线图上可通过发动机2可输出的最大额定功率
点ο回到图10继续进行说明如下。当检测到的发动机扭矩T位于第一规定发动机扭 矩Tl与第二规定发动机扭矩T2之间时，当下次检测到的发动机扭矩Tn+1变动，则求出变 动的新的发动机扭矩Tn+1对应的目标发动机转速Νη+1。然后，基于该重新求出的目标发动 机转速Νη+1，依次进行发动机2的驱动控制。回到图5继续说明控制步骤10。在步骤10中，当基于预先设定的发动机扭矩T与 目标发动机转速N之间的对应关系求出对应于检测到的发动机扭矩T的目标发动机转速N， 则转入步骤11。在步骤11中，根据液压泵6的泵容量的变化率、泵输出压力的变化率或者发动机 扭矩T的变化率，修正目标发动机转速N值。也就是，当这些变化率即增加的程度高时，将 目标发动机转速N往高的一侧修正。虽然在步骤11中记载了修正目标发动机转速N值的控制步骤，但是，也可以构成 为跳过步骤11的控制。当步骤5至步骤7的控制及步骤8至步骤11的控制在对应于检测到的泵容量D 的目标发动机转速N和对应于检测到的发动机扭矩T的目标发动机转速N中使用转速高的一方的目标发动机转速时，进行步骤5至步骤7的控制及步骤8至步骤11的控制。此时， 接着步骤7和步骤11进行步骤12的控制。当利用对应于检测到的泵容量D的目标发动机转速N进行发动机2的驱动控制 时，或者当利用对应于检测到的发动机扭矩T的目标发动机转速N进行发动机2的驱动控 制时，跳过步骤12的控制而转入步骤13。在步骤12中，在对应于检测到的泵容量D的目标发动机转速N和对应于检测到的 发动机扭矩T的目标发动机转速N中选择转速高的一方的目标发动机转速。当选择转速高 的一方的目标发动机转速后，则转入步骤13。在步骤13中，由于以目标发动机转速N进行发动机的驱动控制，因此输出图6所 示的新燃料表指令值35。在步骤14中，读取在步骤13中被指令的新燃料表指令值35。在步骤15中，判断重新输入的新燃料表指令值35是不是不同于之前输入的新燃 料表指令值35。在步骤15中，当判断为重新输入的新燃料表指令值35不同于之前输入的新燃料 表指令值35时，回到步骤2，反复进行步骤2以后的控制。另外，在步骤15中，当判断为重 新输入的新燃料表指令值35与之前输入的新燃料表指令值35相同时，即当判断为新燃料 表指令值35未被变更时，回到步骤5或步骤8，反复进行步骤5或步骤8以后的控制。接着，利用图1概述作业时的控制。即，对在操作人员大幅度地操作操作杆Ila使 液压挖掘机的作业机构速度增加时检测泵容量D而进行的控制进行说明。虽然省略了检测 发动机扭矩T而进行控制的说明，但是，进行与检测泵容量D的控制相同的控制。当大幅度地操作图1中的操作杆Ila而使控制阀9被切换到例如(I)位置时，控 制阀9在(I)位置的开口面积9a增大，油路25中的泵输出压与先导油路28中的负荷压的 压差下降。此时，作为负荷传感控制装置构成的泵控制装置8朝着增大液压泵6的泵容量 D的方向动作。另外，可以用液压泵6中的最大泵容量值设定第二规定泵容量D2，也可以用最大 泵容量以下的泵容量设定第二规定泵容量D2。下面举例说明作为第二规定泵容量D2设定 规定泵容量的情况。当液压泵6的泵容量向第二规定泵容量D2的状态增大时，进行将目标 发动机转速N从第二目标发动机转速N2转换到对应于图7所示的检测到的泵容量D的目 标发动机转速N的控制。液压泵6的泵容量达到第二规定泵容量D2的状态可以利用下面将要说明的各种 参数值来检测。作为泵容量的检测机构，可以构成为能够检测在以下说明的各种参数值的 检测机构。作为可以检测液压泵6的泵容量D的参数值，在使用发动机扭矩T的值的情况下， 控制器7基于存储在控制器7的扭矩线图，能够从由发动机转速传感器20检测的发动机转 速特定对应于该发动机转速的高速控制区域F2上的位置。基于特定的位置，能够求出此时 的发动机扭矩值。这样，通过将发动机扭矩值作为参数值而使用，可以检测在高速控制区域 F2中来自液压泵6的输出量达到从液压泵6可输出的最大输出量的状态。在将液压泵6的泵容量作为参数值使用的情况下，液压泵6的输出压P、输出容量 D(泵容量D)及发动机扭矩T之间的关系可用公式T = P · /200 π来表示。从利用该关系 式推导的公式D = 200 π · Τ/Ρ能够求出此时的液压泵6的泵容量。作为发动机扭矩Τ，例
16如可以使用保持在控制器内部的发动机扭矩的指令值。或者，可以在液压泵6上安装斜盘角传感器(未图示)直接测量液压泵6的泵容 量，从而求出液压泵6的泵容量。利用这样求出的液压泵6的泵容量，能够检测在高速控制 区域F2中液压泵6的泵容量达到第二规定泵容量D2的状态。自在高速控制区域F2中液压泵6的泵容量达到第二规定泵容量D2的状态，当操 作人员为了提高作业机构速度而进一步大幅度地操作操作杆Ila时，进行发动机2的驱动 控制，以达到对应于图7所示的检测到的泵容量D的目标发动机转速N。此时，自高速控制 区域F2到高速控制区域Fl之间进行依次转移到最佳的高速控制区域的控制。在转移到高速控制区域F 1之后，当液压执行机构10的负荷进一步增大时，发动 机扭矩上升。在高速控制区域Fl中，在液压执行机构10的负荷进一步增大的情况下，液压 泵6的泵容量D增大到最大泵容量，并且，发动机扭矩上升到最大额定功率点K1。另外，在 高速控制区域Fl与高速控制区域F2之间，如果液压执行机构10的负荷进一步增大而使发 动机扭矩T上升到最大扭矩线R，或者从高速控制区域Fl上升到最大额定功率点Kl，在之 后发动机转速与发动机扭矩在最大扭矩线R上进行匹配。由于可以这样推移，因此，在转移到高速控制区域Fl之前的情况下，作业机构能 够和以前一样得到最大功率。即，在从高速控制区域F2转移到高速控制区域Fl的情况下，进行沿着图3的细虚 线并朝向最大扭矩线R上升的控制。另外，单点划线表示从高速控制区域Fn直接朝向最大 扭矩线R上升的控制，其中高速控制区域Fn位于从高速控制区域F2转移到高速控制区域 Fl的中途。用粗虚线的箭头表示的状态表示在之前开始进行的高速控制区域Fl的状态下 进行控制的情况。另外，由于目标发动机转速N根据检测到的泵容量D或检测到的发动机 扭矩T发生变动，因此，高速控制区域Fn也发生变动。作为确定第二设定位置B的其他方法，有如下的方法。即，当来自液压泵6的输出 压与液压执行机构10的负荷压的压差低于负荷传感压差的情况下，则判断为来自液压泵6 的输出流量不足，当液压泵6的输出压与液压执行机构10的负荷压的压差从与负荷传感压 差一致的状态开始趋于减少时，将此时的位置确定为第二设定位置B。此时，在高速控制区域F2上处于泵输出流量不足的状态，换言之，能够判断为液 压泵6达到第二规定泵容量D的状态。因此，进行将高速控制区域F2转移到高速旋转区域 侧的控制，以使发动机能够在高速旋转区域中旋转。在上述实施例中，作为液压回路以具有负荷传感控制装置的液压回路为例进行了 说明。但是，在从发动机转速的实测值和发动机的扭矩线图求出液压泵6的泵容量的方法 或利用泵斜盘角传感器直接求出泵容量的方法中，即使如图11所示的液压回路构成为中 立全开型(才一> 夕夕4 )，也能够同样求出泵容量。作为采用在液压挖掘机等建筑机械的液压回路，已知有中立全开型液压回路。作 为该液压回路的一个例子，有如图11所示的液压回路。在图11中，用附图标记8表示的装 置是已知的泵容量控制装置，其详细的结构公开在例如(日本)特公平6-58111号公报中。 图11中的泵控制装置8的大致情况叙述如下设置在控制阀9的中立旁通回路的节流阀 (絞D )30的上游压力通过先导油路28导入到可变容量型液压泵6的泵控制装置8。于是，当控制阀9从中立位置(II)朝向(I)位置或(III)位置方向操作时，则通过控制阀9的中立旁通回路的流量逐渐减少，节流阀30的上游侧的压力也逐渐降低。可变 容量型液压泵6的泵容量以与节流阀30的上游侧压力成反比的形式增加。当控制阀9完 全切换到(I)位置或(III)位置时，由于中立旁通回路被堵塞，因此，节流阀30的上游侧压 力达到与油箱22相同水平的压力。此时，可变容量型液压泵6达到最大泵容量。于是，通过检测先导油路28的压力 已达到油箱22的压力，可以控制发动机转速。或者，也可以使用从发动机转速的实测值和发动机扭矩求出可变容量型液压泵6 的泵容量的方法或利用泵斜盘角传感器直接求出泵容量的方法，控制发动机转速。因此，本发明的液压回路并不限于负荷传感型的液压回路。当液压执行机构10的负荷从增大的状态逐渐减少时，则控制器7在最大扭矩线R 上使该负荷与发动机扭矩匹配并使该负荷减少。如果从图7求出目标发动机转速N与检测 到的泵容量D对应地变化的关系，则从此时的最大扭矩线R与高速控制区域F3的匹配点， 使例如高速控制区域Fn下降。另外，在目标发动机转速N从第二目标发动机转速N2转移到第一目标发动机转速 Nl之后，即使高速控制区域向高速控制区域Fl转移时，使发动机扭矩T下降到最大额定功 率点K1。然后，当操作杆Ila从被大幅度地操作的状态恢复时，则液压泵6的斜盘角变小， 控制器7控制燃料喷射装置3使燃料喷射量减少。这样，在高速控制区域Fn或者高速控制 区域Fl中，使发动机负荷与发动机扭矩匹配，同时，进行使液压泵6的泵容量从最大泵容量 状态减少的控制。当在高速控制区域Fl中使发动机负荷与发动机扭矩匹配并同时进行减少发动机 扭矩T的控制时，液压泵6的泵容量比第一规定泵容量Dl减少，当液压泵6的泵容量D倾 向于进一步减少时，进行发动机的驱动控制以达到从图7求出的对应于检测到的泵容量D 的目标发动机转速N。此时的高速控制区域Fl上的点可作为第一设定位置A(即，第一规定泵容量Dl) 来设定。第一规定泵容量Dl可作为液压泵6的最大泵容量来设定，也可以作为最大泵容量 以下的值来设定。液压泵6的泵容量比第一规定泵容量Dl减少而液压泵6的泵容量倾向于减少时 的位置被设定为第一设定位置A，除此之外，也可如下设定第一设定位置A。即，液压泵6的 输出压与液压执行机构10的负荷压的压差超过由泵控制装置8设定的负荷传感压差时的 高速控制区域Fl上的点可被设定为第一设定位置A。这样，能够进行使发动机负荷与发动机扭矩匹配的控制。因此，能够使发动机2在 低速旋转区域侧旋转，能够谋求降低发动机2的燃料消耗。在图4中表示从高速控制区域Fl向高速控制区域Fn转移的情况。另外，将判断 第一设定位置A的泵容量值与判断第二设定位置B的泵容量值设定成相同值，也可以设定 成不同值。而且，可以根据发动机扭矩T的变化率、液压泵6的泵容量的变化率或者液压泵6 的输出压P的变化率，变更第一设定位置A的位置。即，当这些变化率即减少的程度高时，第 一设定位置A的位置被设定在发动机扭矩高的位置侧，可以提早向高速控制区域F2转移。
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根据本发明，能够降低发动机的燃料消耗，并且根据操作人员对应燃料刻度盘4 中的指令值设定的第一目标发动机转速W设定高速控制区域F 1，根据设定的第一目标发 动机转速Ni、高速控制区域Fl预先设定低速旋转区域侧的第二目标发动机转速N2和高速 控制区域F2，基于第二目标发动机转速N2或高速控制区域F2，开始发动机的驱动控制。由此，在不需要高的发动机扭矩的区域中，能够基于低速旋转区域侧的第二目标 发动机转速N2控制发动机的转速，从而能够降低发动机的燃料消耗。另外，在需要高的发 动机扭矩的区域中，能够进行发动机的驱动控制以达到根据检测到的泵容量D预先设定的 目标发动机转速N，并且能够充分得到操作作业机构所需的作业速度。另外，在从发动机的高输出状态减少发动机扭矩T时，也能够进行发动机的驱动 控制以达到根据检测到的泵容量D预先设定的目标发动机转速N，从而能够谋求降低燃料 消耗。以上利用图11说明了即使在中立全开型液压回路中也能够很好地适用本发明的 情况，作为中立全开型液压回路，已知有负流量控制型液压回路和正流量控制型液压回路。 在此，进一步详细地叙述负流量控制型液压回路和正流量控制型液压回路中的实施例。下面，利用图12说明采用负流量控制型液压回路的实施例。另外，利用图13说明 在图12所示的负流量控制型液压回路中的负流量控制阀59的控制特性，而利用图14说明 在图12所示的负流量控制型液压回路中的泵控制特性。如图12所示，在负流量控制型液压回路中，通过未图示的发动机使可变容量型液 压泵50驱动而旋转，从可变容量型液压泵50输出的输出流量被供给到第一控制阀51、第二 控制阀52及第三控制阀53。第三控制阀53构成为操作液压执行机构60的操作阀，虽然省 略了关于液压执行机构的附图标记的记载，但是，第一控制阀51和第二控制阀52分别构成 为操作液压执行机构的操作阀。另外，在图12中分别操作第一控制阀51 第三控制阀53的先导阀能够如图15 所示那样构成，在该图15中表示后述的正流量控制型液压回路，在图12中省略了先导阀。第一控制阀51的中立旁通回路54a与第二控制阀52的中立旁通回路54b连接， 第二控制阀52的中立旁通回路54b与第三控制阀53的中立旁通回路54c连接。第三控制 阀53的中立旁通回路54c与中立旁通回路54连接，该中立旁通回路54与油箱22连通，在 中立旁通回路54中设有节流阀55。节流阀55的上游侧的压力Pt由油路63排出，节流阀55的下游侧的压力Pd由油 路64排出。节流阀55的前后压差(Pt-Pd)即油路63与油路64之间的压力差能够由压力 传感器62检测。先导液压泵56构成为通过未图示的发动机的驱动而被驱动旋转。来自先导液压 泵56的输出流量供给到负流量控制阀59和伺服导向阀58。另外，来自先导液压泵56的输 出压通过溢流阀67被压力调整为不会上升到规定压力以上。控制可变容量型液压泵50的泵容量的斜盘50a的斜盘角由伺服液压执行机构57、 伺服导向阀58及负流量控制阀59控制。负流量控制阀59构成为两位三通的切换阀，在负 流量控制阀59的一端侧通过油路64作用有弹簧力和设置在中立旁通回路54的节流阀55 的下游侧的压力Pd。另外，在负流量控制阀59的另一端侧，通过油路63作用有节流阀55的上游侧的
19压力Pt，此外还作用有来自负流量控制阀59的输出压Pn。输出压Pn是将经由油路65供 给到的来自先导液压泵56的输出压作为初始压并被负流量控制阀59控制的输出压，能够 由压力传感器61检测。负流量控制阀59利用弹簧力通常被切换到输出经由油路65供给的来自先导液压 泵56的输出流量的位置，但是，如果节流阀55的前后压差(Pt-Pd)变大，则被切换到使来 自负流量控制阀59的输出流量减少的位置。S卩，负流量控制阀59根据节流阀55的前后压差(Pt-Pd)进行控制。当前后压差 (Pt-Pd)变大时，进行使来自负流量控制阀59的输出流量减少的控制，当前后压差(Pt-Pd) 变小时，进行使来自负流量控制阀59的输出流量增大的控制。伺服导向阀58构成为三位四通的切换阀，从负流量控制阀59输出的输出压Pn作 用在伺服滑阀的一端侧，弹簧力作用在伺服滑阀的另一端侧。另外，来自先导液压泵56的 输出流量经由伺服导向阀58的伺服动作部被供给。另外，伺服导向阀58的伺服动作部经 由联动部件66与使可变容量型液压泵50的斜盘50a转动的伺服液压执行机构57的伺服 活塞57a连接。伺服导向阀58的端口与伺服液压执行机构57的液压室经由伺服导向阀58的伺 服动作部连接。另外，伺服液压执行机构57的伺服活塞57a利用弹簧的作用力对斜盘50a 施加朝向最小斜盘方向的力。接着，说明控制可变容量型液压泵50的泵容量的动作。例如，当第三控制阀53通 过被未图示的先导阀进行操作而从中立位置(II)操作到⑴位置或(III)位置，则第三控 制阀53的中立旁通回路54c逐渐被节流。同时，与液压执行机构60连接的回路逐渐被打 开，能够使液压执行机构60动作。随着中立旁通回路54c逐渐被节流，流过中立旁通回路 54的流量减少，从而节流阀55的前后压差(Pt-Pd)减少。当节流阀55的前后压差(Pt-Pd)减少时，则作用有节流阀55的前后压差(Pt-Pd) 的负流量控制阀59因弹簧的作用力而被切换到图12的右侧的切换位置。即，如图13所示， 随着节流阀55的前后压差(Pt-Pd)减少，从负流量控制阀59输出的输出压Pn上升。在图13中横轴表示节流阀55的前后压差(Pt-Pd)，纵轴表示从负流量控制阀59 输出的输出压Pn。当输出压Pn上升，伺服导向阀58的滑阀向图12的左方向滑动，使伺服导向阀58 切换到图12中右侧的切换位置。然后，供给到伺服导向阀58的来自先导液压泵56的输出 流量，从伺服导向阀58被导入到伺服液压执行机构57的右侧液压室。由此，伺服液压执行机构57的伺服活塞57a克服弹簧力向图12的左方向滑动，以 使可变容量型液压泵50的泵容量增大的方式转动斜盘50a。另外，对可变容量型液压泵50 中的斜盘角进行控制，以使从可变容量型液压泵50输出的输出流量达到使液压执行机构 60动作所需的流量。通过伺服活塞57a朝向图12的左方向滑动，伺服导向阀58的伺服动作部经由联 动部件66朝向图12的左方向滑动，使伺服导向阀58回到中立位置。另外，当来自负流量控制阀59的输出压Pn达到对应于节流阀55的前后压差 (Pt-Pd)的输出压时，伺服导向阀58得到平衡而维持在中立位置。此时，伺服液压执行机 构57的伺服活塞57a的滑动位置成为对应于输出压Pn的位置，如图14所示，作为可变容量型液压泵50的泵容量D可达到对应于输出压Pn的泵容量D即、对应于节流阀55的前后 压差(Pt-Pd)的泵容量D。在图14中，横轴表示从负流量控制阀59输出的输出压节Pn，纵轴表示可变容量型 液压泵50的泵容量D。如前所述，在使用图15所示的中立全开型液压回路进行的说明中，作为求出液压 泵的泵容量的方法，说明了从发动机转速的实测值和发动机的扭矩线图求出的方法、利用 液压泵的斜盘角传感器直接求出泵容量的方法。虽然说明了通过检测先导油路28中的压 力已达到油箱压力来对发动机转速进行的控制，但是，在如图12所示的负流量控制型液压 回路中，进而设置检测从负流量控制阀59输出的输出压Pn的压力传感器61，并利用图14 的特性图，也能够知道指示可变容量型液压泵的泵容量的指令值D。另外，通过设置检测节流阀55的前后压差(Pt-Pd)的压力传感器62，并利用图13 和图14的特性图，也可以知道指示可变容量型液压泵50的泵容量的指令值D。因而，即使在负流量控制型液压回路中，也知道指示可变容量型液压泵50的泵容 量的指令值D，因此，能够控制发动机转速。另外，通过将这样求出的值代入到图1所示的控 制器7，能够控制发动机的转速。另外，在图12中将驱动可变容量型液压泵50的未图示的发动机的转速设定在低 速侧时，通过中立旁通回路54的节流阀55的中立旁通流量减少。由此，节流阀55的前后 压差(Pt-Pd)变小，如图13所示，从负流量控制阀59输出的输出压Pn增加。另外，基于图 14的特性图，可变容量型液压泵50的泵容量D增加。这样，即使将发动机转速设定在低速侧，与将发动机转速设定在低速侧以外的情 况相同，也能够进行泵容量D的控制。这就意味着与负荷传感型液压回路的情况相同，即使 将发动机转速设定在低速侧，与将发动机转速设定在低速侧以外的情况同样，也能够进行 泵容量D的控制。接着，使用图15说明采用正流量控制型液压回路的实施例。关于图15所示的正 流量控制型液压回路中的泵控制特性，使用图16进行说明。另外，在正流量控制型液压回 路中，对于与图12所示的负流量控制型液压回路相同的构成要素采用在图12中使用的附 图标记，从而省略对于相同部件的说明。如图15所示，在正流量控制型液压回路中，图示有分别操作第一控制阀51、第二 控制阀52及第三控制阀53的第一先导阀71、第二先导阀72及第三先导阀73。通过分别 操作第一先导阀71 第三先导阀73，使来自先导液压泵56的输出压力油经由用虚线表示 的配管，能够作用在第一控制阀51 第三控制阀53的各滑阀上。另外，根据第一先导阀71 第三先导阀73的各操作量和操作方向，能够分别控制 对应的第一控制阀51 第三控制阀53。第一先导阀71 第三先导阀73的各操作量能够由压力传感器74a 74f检测， 该压力传感器74a 74f分别设置在连接第一先导阀71 第三先导阀73和第一控制阀 51 第三控制阀53的用虚线表示的各配管上。由各压力传感器74a 74f检测到的检测压力经由用a f表示的电气配线被输 入到控制器75。当对第一控制阀51 第三控制阀53进行多个操作时，检测到的来自压力 传感器74a 74f的检测压力分别被输入到控制器75。在控制器75中进行输入到的多个检测压力的合值的运算，从而从表示在图16的横轴的检测压力的合值，确定对应于该合值 的泵容量的指令值D。然后，被确定的泵容量的指令值D输出到泵控制装置76而控制泵控制装置76，以 使可变容量型液压泵50的泵容量达到指令值D。例如，当第一先导阀71和第二先导阀72 被操作时，来自可变容量型液压泵50的输出流量通过第一控制阀51和第二控制阀52，供给 到未图示的液压执行机构。在上述实施例的情况下，如果第一先导阀71和第二先导阀72未被操作至全行程， 则分别由第一先导阀71和第二先导阀72操作的第一控制阀51和第二控制阀52也未被切 换到全行程位置，因此，剩下的油通过中立旁通回路54回流到油箱22。因此，即使在这样的正流量控制型液压回路中，通过分别操作第一先导阀71 第 三先导阀73，能够进行分别由第一先导阀71 第三先导阀73操作的各液压执行机构的速 度控制。而且，由于由控制器75确定上述正流量控制型液压回路中的泵容量的指令值D， 因此，通过使用由控制器75确定的泵容量的指令值D，能够控制发动机转速。因此，本发明的液压回路并不限于负荷传感型液压回路，即使是中立全开型液压 回路，即，即使是中立全开型液压回路中的负流量控制型液压回路或者正流量控制型液压 回路，也能够很好地适用本发明。工业实用性本发明能够使本发明的技术思想适用于柴油发动机的发动机控制。
2权利要求
一种发动机的控制装置，具有液压泵，其为可变容量型，由发动机来驱动；液压执行机构，其利用来自所述液压泵的输出压力油而被驱动；控制阀，其控制从所述液压泵输出的压力油，使压力油向所述液压执行机构供给或从所述液压执行机构排出；检测机构，其检测所述液压泵的泵容量和发动机扭矩；以及燃料喷射装置，其控制向所述发动机供给的燃料，该发动机的控制装置的特征在于，具有指令装置，其从能够进行可变的指令的指令值中选择一个指令值而发出指令；第一设定装置，其根据所述指令装置发出的指令值设定第一目标发动机转速，并基于设定的所述第一目标发动机转速，设定比所述第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速；第二设定装置，其设定由所述检测机构检测的泵容量与目标发动机转速之间的对应关系以及由所述检测机构检测的发动机扭矩与目标发动机转速之间的对应关系，在基于所述第二目标发动机转速开始进行的所述发动机的驱动控制中，与所述检测机构检测到的泵容量或者发动机扭矩对应而控制所述燃料喷射装置，以达到所述第二设定装置求出的目标发动机转速。
2.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，在基于所述第二目标发动机转速进行的发动机的控制中，所述燃料喷射装置中的基于 由所述第二设定装置求出的目标发动机转速进行的燃料控制是在所述液压泵的泵容量大 于预先设定的第二规定泵容量之后，或者在发动机扭矩大于预先设定的第二规定发动机扭 矩之后进行。
3.如权利要求1或2所述的发动机的控制装置，其特征在于，在基于所述第一目标发动机转速进行的发动机的控制中，所述燃料喷射装置中的基于 由所述第二设定装置求出的目标发动机转速进行的燃料控制是在所述液压泵的泵容量小 于预先设定的第一规定泵容量之后，或者在发动机扭矩小于预先设定的第一规定发动机扭 矩之后进行。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，由所述第二设定装置求出的目标发动机转速是指，与所述检测机构检测到的泵容量对 应的目标发动机转速和与所述检测机构检测到的发动机扭矩对应的目标发动机转速中较 高一方的目标发动机转速。
5.一种发动机的控制方法，该发动机的控制装置具有 液压泵，其为可变容量型，由发动机来驱动；液压执行机构，其利用来自所述液压泵的输出压力油而被驱动； 控制阀，其控制从所述液压泵输出的压力油，使压力油向所述液压执行机构供给或从 所述液压执行机构排出；以及检测机构，其检测所述液压泵的泵容量和发动机扭矩， 该发动机的控制方法的特征在于，从能够进行可变的指令的指令值中选择一个指令值，并根据选择的指令值设定第一目标发动机转速；基于设定的所述第一目标发动机转速设定比所述第一目标发动机转速低的第二目标 发动机转速；预先设定与所述检测机构检测的泵容量或者所述检测机构检测的发动机扭矩对应的 目标发动机转速；基于所述第二目标发动机转速而开始进行的所述发动机的驱动控制是根据在预先设 定的所述目标发动机转速中的、与所述检测机构检测到的泵容量或者发动机扭矩对应的目 标发动机转速来进行控制。
6.如权利要求5所述的发动机的控制方法，其特征在于，在基于所述第二目标发动机转速进行的发动机的控制中，基于所述目标发动机转速进 行的所述发动机的驱动控制是在所述液压泵的泵容量大于预先设定的第二规定泵容量之 后，或者在发动机扭矩大于预先设定的第二规定发动机扭矩之后进行。
7.如权利要求5或6所述的发动机的控制方法，其特征在于，在基于所述第一目标发动机转速进行的发动机的控制中，基于所述目标发动机转速进 行的所述发动机的驱动控制是在所述液压泵的泵容量小于预先设定的第一规定泵容量之 后，或者在发动机扭矩小于预先设定的第一规定发动机扭矩之后进行。
8.如权利要求5至7中任一项所述的发动机的控制方法，其特征在于，基于所述目标发动机转速进行的所述发动机的驱动控制，根据与所述检测机构检测到 的泵容量对应的目标发动机转速来进行控制。
9.如权利要求5至7中任一项所述的发动机的控制方法，其特征在于，基于所述目标发动机转速进行的所述发动机的驱动控制是根据与所述检测机构检测 到的发动机扭矩对应的目标发动机转速来进行控制。
10.如权利要求5至7中任一项所述的发动机的控制方法，其特征在于，基于所述目标发动机转速进行的所述发动机的驱动控制是根据在预先设定的目标发 动机转速中的、与所述检测机构检测到的泵容量对应的目标发动机转速和与所述检测机构 检测到的发动机扭矩对应的目标发动机转速中较高一方的目标发动机转速来进行控制。
全文摘要
本发明提供一种发动机的控制装置及其控制方法，不仅能够降低发动机的燃料消耗，确保作业机构所需的泵输出量，同时，使发动机转速非常圆滑地变化，而且，能够防止由发动机的转动声音不连续地变化而导致的不适感。该发动机的控制装置根据指令装置发出的指令值设定第一目标发动机转速(N1)和高速控制区域(F1)；基于第一目标发动机转速(N1)设定低速旋转侧的第二目标发动机转速(N2)和高速控制区域(F2)；检测可变容量型液压泵的泵容量(D)和发动机扭矩(T)，在高速控制区域(F2)的发动机控制中，从预先设定的泵容量(D)和目标发动机转速(N)之间的对应关系以及发动机扭矩(T)和目标发动机转速(N)之间的对应关系，求出与检测到的泵容量(D)和发动机扭矩(T)对应的目标发动机转速(N)。然后，对发动机进行驱动控制以达到目标发动机转速(N)。
文档编号E02F9/20GK101932814SQ20098010384
公开日2010年12月29日 申请日期2009年2月18日 优先权日2008年2月18日
发明者大井健, 浅田寿士, 秋山照夫 申请人:株式会社小松制作所